【正文】 狀態(tài) ,如果是則為有效按鍵 ， 否則無效。 它們各有自己的特點(diǎn)，其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡單， 而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜 ， 一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中 ； 矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大區(qū)別 ， 首先在硬件電路上它要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢得多，因此它更適合于多按鍵電路。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)的立場上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當(dāng)前時(shí)刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善 解決，否則，人們在操作鍵盤就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn)象。如 圖 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 25 鍵盤掃描電路的設(shè)計(jì) 鍵盤是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)值得注意的是 ,在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能 ,由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲器的值都恢復(fù)到了初 始值 ,而前面的功能介紹中提到了倒計(jì)時(shí)時(shí)間的記憶功能 ,該功能的實(shí)現(xiàn)的前提條件就是不能對單片機(jī)進(jìn)行硬件復(fù)位 ,所以設(shè)定了軟復(fù)位功能。s。其大小是時(shí)鐘信號頻率的倒數(shù) ,常用 fosc表示。 C1,C2 的典型值為 30PF。電路中兩個(gè)電容 C1,C2 的作用有兩個(gè) :一是幫助振蕩器起振 。 一般選用石英晶體振蕩器。 鍵盤接口中使用多少根 I/O 線，鍵盤中就有幾個(gè)按鍵，鍵盤接口使用了 16根 I/O 口線，需要占用比較多的 I/O口線這種類型的鍵盤， 根據(jù)以上論證，采用方案一。消抖動程序是這樣實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)檢測到一個(gè)脈沖信號時(shí)，并不立即認(rèn)為是一次按鍵，而是延時(shí)一段時(shí)間以后再進(jìn)行檢測，如果三次檢測都有信號，那么就認(rèn)為有一次按鍵動作發(fā)生了。由于一般人按鍵會有抖動，抖動信號造成鍵盤掃描時(shí)會出現(xiàn)一 些錯(cuò)誤的信號，要不就是掃描不進(jìn)數(shù)據(jù)，要不就是重復(fù)輸無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 24 入很多次數(shù)據(jù)，因此需要有一個(gè)消除抖動的程序。如果所有的四根行線都沒有信號，那么就把第一根列線置低，把第二根列線置高，再一次檢測行線有沒有信號，然后依次類推。這種形式的鍵盤結(jié)構(gòu)，能夠有效的提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O的利用率，列線接 ~ ~，行列適用于按鍵輸入多的情況。 根據(jù)以上論證，采用方案二。這在串行速度慢的場合很有用處 ，數(shù)碼管沒有閃爍感。 74164的驅(qū)動電流 (25mA)比 74595(35mA)的要小 ,14腳封裝，體積也小一些。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時(shí)省力。 13腳 : 高電平時(shí)禁止輸出（高阻態(tài)）。 (通常我將 RCK置為低電平， ) 當(dāng)移 位結(jié)束后，在 RCK端產(chǎn)生一個(gè)正脈沖（ 5V時(shí)，大于幾十納秒就行了。（脈沖寬度： 5V時(shí)，大于幾十納秒就行了。SRCK(11腳 )：上升沿時(shí)數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。 74595的控制端說明： SRCLR(10腳 ): 低點(diǎn)平時(shí)將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。我將它接下一個(gè) 595的 SI端。 QH39。 ：帶鎖存方式。 9個(gè)串 /并移位寄存器芯片74LS164首尾相連， 74LS164為 8位串入并出移位寄存器， 2為串行輸入端，Q0Q7為并行輸出端， CLK為移位時(shí)鐘脈沖上升沿移入一位； MR為清零端，低電平時(shí)并行輸出為零。顯示器由 9個(gè)共陰極數(shù)碼管組成。 顯示模塊必須要顯示三位數(shù)為一組 ,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為八組 ,共要顯示 27位數(shù)。為了提高 CPU的效率而又能及時(shí)響應(yīng)鍵盤輸入，可以采用中斷方式，既 CPU平時(shí)不必掃描鍵盤，只要當(dāng)鍵盤上有鍵盤閉合時(shí)就產(chǎn)生中斷請求，向 CPU申請中斷后，立即對鍵盤上有鍵盤無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 23 進(jìn)性掃描，識別閉合鍵，并做相應(yīng)的處理。 0123456789ABCDEFP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7行列式鍵盤 圖 3— 4 CPU對鍵盤的掃描可以采用取程序控制的隨機(jī)方式，即只有在 CPU空閑是時(shí)才去掃描鍵盤，響應(yīng)操作人員的鍵盤輸入，但 CPU在執(zhí)行應(yīng)用程序的過程中，不能響應(yīng)鍵盤輸入，對鍵盤的掃描可以采用定時(shí)方式，即利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器每隔一定時(shí)間對鍵盤掃描一次，這樣控制方式， 不管鍵盤上有無鍵閉合， CPU總是定時(shí)的關(guān)心鍵盤狀態(tài)。 ：行列式鍵盤 ， 行列式鍵盤是用 N條 I/O線作為 行線， M條 I/O線作為列線組成的鍵盤，在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵中按鍵的個(gè)數(shù)是 M*N個(gè)。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 22 P101234567獨(dú)立式鍵盤 圖 3— 3 最簡單的編碼方式就是根據(jù) I/O輸入口所直接反映的相應(yīng)按鍵，按下的狀態(tài)進(jìn)行編碼，稱按鍵直接狀態(tài)碼，對于這樣編碼的獨(dú)立式鍵盤， CPU可以通過直接讀取 I/O口的狀態(tài)來獲取按鍵的直接狀態(tài)編碼值，根據(jù)這個(gè)值直接進(jìn)行按鍵識別，這樣形式的鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，按鍵識別容易。因此可以根據(jù) 實(shí)際需要對鍵盤中的按鍵靈活的編碼。在單片機(jī)中使用的都是非編碼鍵盤，因?yàn)榉蔷幋a鍵盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，非編碼鍵盤的類型很多，常用的有獨(dú)立式鍵盤，行列式鍵盤等。 鍵盤是單片機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的紐帶。輸入只有兩個(gè)信號，它們是串行數(shù)據(jù)線 DIN和移位信號 CLK。 靜態(tài)顯示，電路圖中所示。數(shù)碼管具有：低能耗、低損耗、低壓、壽命長、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫，對外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度高，稱量快，精確可靠，操作簡單。在使用時(shí)，不能有靜電干擾，否則易燒壞液晶顯示芯片，不易維護(hù)。液晶顯示屏（ LCD）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。 1234D 1 4B R I D G E 1 C147 0C247 0C347 0C447 0T1T R A N S 4V i n1GND2V ou t3U178 05V i n1GND2V ou t3U178 0522 0V 5 V+ 5V 圖 3— 2由 LM7805構(gòu)成的 5V穩(wěn)壓電源圖 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 21 搶答器顯示模塊 我們考慮有以下兩種顯示方案。此直流電壓經(jīng)過 LM7805的穩(wěn)壓和 C3的濾波，便在 穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高，穩(wěn)定性好的直流輸出電壓。它是由電源變壓器 T,橋式整流電路D1～ D4，濾波電容 C1,C3防止自激電容 C2， C4和一只固定式三端穩(wěn)壓器 7805組成。如圖 3— 3 C110 0uC210 0uDI N 58 17L10 0U HVo1LX5V+6S H D N8FB7LBI3GND4M A X 63 9+ 5V 至 11 . 5VViV o + 5 V10 0m A 圖 3— 1由 MAX構(gòu)成的 5V穩(wěn)壓電源圖 ：采用三端穩(wěn)壓集成 7805得到 5V穩(wěn)定電壓。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 20 電源方案的選擇 系統(tǒng)需要多個(gè)電源， AT89C51使用 5V穩(wěn)壓電源，驅(qū)動芯片需要 550V電壓驅(qū)動。 外圍擴(kuò)展的電路不是很多 。如果有選手在規(guī)定的時(shí)間以前完成問題，主持人通過按鍵 復(fù)位，開始新的問題作答，因?yàn)槌绦虿皇呛艽蟛恍枰獢U(kuò)展存儲空間，選手按鍵跳入相應(yīng)的子程序，回答倒記時(shí)，通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn) 功能可以更人性化，只需單電源供電更方便，容易實(shí)現(xiàn)。利用單片機(jī)程序判斷選手按鍵是否有效，但選手違規(guī)搶答，利用簡單程序顯示選手序號，啟動蜂鳴器并不間斷，告訴主持人有人違規(guī)操作，搶答無效。 而且單片機(jī)性能穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)。軟件設(shè)計(jì)部分，首先在總體設(shè)計(jì)中完成系統(tǒng)總框圖和各模塊的功能設(shè)計(jì)，擬定詳細(xì)的工作計(jì)劃；然后進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語言和工具，進(jìn)行代碼 設(shè)計(jì)等；最后是對軟件進(jìn)行調(diào)試、測試，達(dá)到所需功能要求。本設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)性能，將硬件和軟件分開設(shè)計(jì)。 AT89C51片內(nèi)具有可電擦除的 FPEROM，可以快速、多次地編程，且價(jià)格不高，所以用得非常廣泛，目前開發(fā)用的 MCS— 51產(chǎn)品絕大多數(shù)用 89C51 型號 ROM 形式 片內(nèi)ROM 片內(nèi) RAM 尋址 范圍 定時(shí) 計(jì)數(shù) I/O口 串行I/O 口 外部 中斷 80C31 接ROM 4K 128 2*64 K 2*16 4 UART 2 80C51 ROM 4K 128 2*64 K 2*16 4 UART 2 87C51 EPROM 4K 128 2*64 K 2*16 4 UART 2 89C51 FPEROM 4K 128 2*64 K 2*16 4 UART 2 圖 3— 2 基于以上分析擬訂方案 2。 87C51具有片內(nèi) EPROM，是真正的單片微機(jī)，但由于價(jià)格較貴，且程序改寫時(shí)要用紫外線擦除 ，時(shí)間較長，所以用得較少。 ，以下 （圖 3— 2） 各種類型的單片機(jī)內(nèi)除 CPU外，還包括 ROM、RAM、 4*8 I/O口和 2個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，它們都是功能很強(qiáng)的單片微型計(jì)算機(jī)。 2. 采用 ATMEL公司的 AT89C51作為系統(tǒng)控制器的 CPU方案。 FPGA采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。 FPGA（現(xiàn)場可編程門列陣）作為系統(tǒng)的控制器。參賽者分系統(tǒng)設(shè)有：搶答按紐、計(jì)時(shí)顯示、提示功能等（根據(jù)需要可另設(shè)或多設(shè)相關(guān)功能） 系統(tǒng)主要功能模塊 控制器主要用于各模塊控制對 顯示、搶答、音樂、計(jì)分等。 系統(tǒng)是采用模塊化設(shè)計(jì)的智能搶答器，主控與參賽者設(shè)為終端分系統(tǒng)。 此電路完成的功能如下圖所示，當(dāng)主持人宣布搶答開始的時(shí)候，按下開始按鈕，此時(shí)電路進(jìn)入搶答狀態(tài)，選手的輸入采用了掃描式的輸入，之后把相應(yīng)的信息送往單 片機(jī)，再由單片機(jī)輸出到顯示輸出電路中。 選手搶